透平真空设备在造纸行业应用
透平真空设备在造纸行业应用
透平真空设备在造纸行业应用造纸真空系统中两种常见的真空发生设备-水环真空泵和透平风机的综合比较水环真空泵和透平风机是现代造纸真空系统中最常见的两种真空发生设备，通过比较两者的发展历史、工作原理、结构特征和在造纸真空系统的应用特点，总结两者的优点和缺点，希望能给造纸行业的相关技术人员选用真空发生设备时提供参考。
1、前言水环真空泵是造纸真空系统最普遍使用的设备，为造纸行业技术人员所熟知。
而透平风机在中国的造纸行业应用引入比较晚，从2007 年才开始正式有投入使用，造纸行业的相关技术人员了解甚少，常被视为是“新技术”。
事实上这两种真空发生设备发明的时间非常接近，在造纸行业中使用都有较长的历史。
两者各有优劣，不能相互取代，故一直在造纸行业共存，在现有的技术条件下，水环真空泵更具优势，仍占据市场主导地位。
2、发展历史的比较水环真空泵分别于1903 年由美国人Houis Nash和1905 年由西门子公司在相互不了解的情况下发明出来。
现时在中国造纸行业中常见的水环真空泵有几种，其中2BE1 系列和2BE3 系列平板泵分别于上世纪70 年代末和80 年代由西门子公司设计制造，CBF 系列平板泵由广东省佛山水泵厂有限公司于1999 年设计制造;CL 系列和904 系列锥体泵分别于1962 年和1984 年由纳氏公司研制。
水环真空泵在造纸真空系统有超过80 年的应用历史，世界上90%的造纸厂均采用水环真空泵组建真空系统。
现时国内外都有大量生产用于造纸真空系统水环真空泵的厂家。
透平风机同样出现在20 世纪初，最初作为压缩机使用。
1900 年由法国拉托厂首先制造出第一台透平压缩机。
瑞士的苏尔寿公司从1903 年开始研制透平压缩机，是最早生产透平真空风机的厂家之一，2001 年苏尔寿公司并入德国曼集国，组建成现在的曼透平公司。
曼透平公司是现时在中国能提供造纸真空泵系统用透平真空风机的主流厂家，该公司生产的透平风机在造纸真空系统有超过60 年的应用历史，主要有RC、RCL 和RT 三个系列的透平真空风机。
磁悬浮透平真空泵新品发布助力纸业节能升级
磁悬浮透平真空泵新品发布助力纸业节能升级王岩【期刊名称】《《造纸信息》》【年(卷),期】2019(000)009【总页数】2页(P77-78)【作者】王岩【作者单位】【正文语种】中文2019年9月7日，高效智能磁悬浮透平真空泵产品发布会在浙江富阳召开。
发布会上，飞旋（亿昇）正式推出了“磁悬浮+”系列产品的新成员——磁悬浮透平真空泵，自此工业真空泵领域“高效、智能、磁悬浮+”的新时代正式拉开帷幕。
发布会由天津飞旋科技有限公司和亿昇（天津）科技有限公司主办，中国轻工联合会、各地方造纸协会的有关领导，多家业内具有影响力的设计院所、高校的知名专家，用户代表，造纸及相关行业代表，行业媒体代表共150余人出席了本次发布会。
发布会由飞旋（亿昇）科技有限公司吴建晶主持，董事长洪申平、杭州市富阳区委常委丁永刚分别致欢迎辞，他们对前来参加发布会的领导专家们表示热烈欢迎，对到会的造纸行业知名专家学者、纸企代表及产品用户对飞旋（亿昇）新产品的支持与肯定表示衷心感谢。
中国造纸装备领域泰斗级专家胡楠教授致辞，他肯定了拥有完全自主知识产权的磁悬浮透平真空泵技术的先进性，指出造纸行业目前使用的真空设备绝大部分是水环真空泵，耗能较高，与传统的水环真空泵相比，飞旋（亿昇）磁悬浮透平真空泵节电效率可达40%以上，同时可实现100%节水及余热回收，如果能在行业推广应用，将使造纸行业能耗大幅降低的同时，产品成本也会随之降低，产品竞争力大幅提高。
华南理工大学教授万金泉代表高校专家致辞，他表示，创新是民族的灵魂，也是行业的灵魂。
我们造纸行业是传统产业，希望有更多的高科技企业，用创新的技术和创新的装备来武装造纸行业。
磁悬浮透平真空泵技术做到了这一点，这是一项很了不起的创新技术，将会使纸机真空系统能耗大幅降低。
在成果汇报环节，飞旋（亿昇）科技总工程师沙宏磊进行了“磁悬浮高速旋转机械产业化汇报”，他从飞旋（亿昇）四大核心技术出发，介绍了磁悬浮技术在造纸行业中的应用情况，并分享了这一全球首创的磁悬浮透平真空泵技术产业化后为耗能大户造纸产业带来的巨大的节能效果。
造纸真空系统中两种常见的真空设备
造纸真空系统中两种常见的真空发生设备-水环真空泵和透平风机的综合比较来源:广东省佛山水泵厂有限公司作者:陈首挺水环真空泵和透平风机是现代造纸真空系统中最常见的两种真空发生设备，通过比较两者的发展历史、工作原理、结构特征和在造纸真空系统的应用特点，总结两者的优点和缺点，希望能给造纸行业的相关技术人员选用真空发生设备时提供参考。
1、前言水环真空泵是造纸真空系统最普遍使用的设备，为造纸行业技术人员所熟知。
而透平风机在中国的造纸行业应用引入比较晚，从2007 年才开始正式有投入使用，造纸行业的相关技术人员了解甚少，常被视为是“新技术”。
事实上这两种真空发生设备发明的时间非常接近，在造纸行业中使用都有较长的历史。
两者各有优劣，不能相互取代，故一直在造纸行业共存，在现有的技术条件下，水环真空泵更具优势，仍占据市场主导地位。
2、发展历史的比较水环真空泵分别于1903 年由美国人Houis Nash和1905 年由西门子公司在相互不了解的情况下发明出来。
现时在中国造纸行业中常见的水环真空泵有几种，其中2BE1 系列和2BE3 系列平板泵分别于上世纪70 年代末和80 年代由西门子公司设计制造，CBF 系列平板泵由广东省佛山水泵厂有限公司于1999 年设计制造;CL 系列和904 系列锥体泵分别于1962 年和1984 年由纳氏公司研制。
水环真空泵在造纸真空系统有超过80 年的应用历史，世界上90%的造纸厂均采用水环真空泵组建真空系统。
现时国内外都有大量生产用于造纸真空系统水环真空泵的厂家。
透平风机同样出现在20 世纪初，最初作为压缩机使用。
1900 年由法国拉托厂首先制造出第一台透平压缩机。
瑞士的苏尔寿公司从1903 年开始研制透平压缩机，是最早生产透平真空风机的厂家之一，2001 年苏尔寿公司并入德国曼集国，组建成现在的曼透平公司。
曼透平公司是现时在中国能提供造纸真空泵系统用透平真空风机的主流厂家，该公司生产的透平风机在造纸真空系统有超过60 年的应用历史，主要有RC、RCL 和RT 三个系列的透平真空风机。
透平真空泵的应用
中国中轻国际工程有限公司 （中国轻工国际工程设计院）
精品课件
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BCEL
中国中轻国际工程有限公司 （中国轻工国际工程设计院）
• 我公司承接的项目中，透平式真空泵已成 功应用于大型文化纸机和新闻纸机项目。
精品课件
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二 工作原理
• 透平式真空泵一般分为多级闭式和单级开式，都 是利用其装在外壳和扩散系统内的多级叶轮来形 成真空。
出口气体 流量检测及计算 （3台平均值）
出口气体平均流速：8.97437m/s 流通截面直径：2100mm 出口压力：0.1MPa
体积流量Vt=流速×流通截面积=31.0679m3/s， 质量流量G0=34.6156kg/s
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2.2、热平衡计算
• 必须有一个大型混凝土的真空分离槽，分离槽内 用不锈钢板隔开，其中最大风速不得超过3m/s。
• 设备安装后，需要对管道进行彻底清洁，防止异 物留存在管道中损坏设备。
• 设计安装时，一般将透平式真空泵安装在较为密
闭的房间，防止噪音扩精品散课件。
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七 节能效果
• 以国内某大型造纸企业所使用的透平式真 空泵为例，替代传统的水环式真空泵后， 年产节电约3003万kWh，年回收热量约2550 万kWh，并节约工业用水。
精品课件
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1、节电效果
6000kW
8810kW
透平式真空泵在现代纸机上的应用
透平式真空泵在现代纸机上的应用1工作原理透平式真空泵一般分为多级闭式离心风机和单级开式离心风机，都是利用其装在外壳和扩散系统内的多级叶轮来形成真空。
以MAN公司的透平式真空泵为例，随着叶轮的旋转，空气进入到叶轮中间的孔眼，沿径向外移过程中被加速与增压，然后第二级叶轮又加速第一级来的空气，并接着到第三级和第四级，从而产生真空。
空气从各个不同级吸入，并产生不同真空度，以适应纸机真空系统的需要。
所示是一台多级透平式真空泵的简单原理图。
所示是一台单级透平式真空泵的简单原理图。
多级透平式真空泵原理图无论是多级闭式还是单级开式作为真空泵使用时，都具有抽吸量大、真空度水平稳定等特点。
但是当真空度高、可供抽吸的空气量越来越少时，常会出现空气回流、浪涌现象，这时被加速后的热空气回流到吸气口，进气管会发热，将严重破坏真空度的稳定性，因此每台透平式真空泵的入口都装有防浪涌阀。
当真空度较高、抽吸量不足时，防浪涌阀会根据透平式真空泵的有效功率自动打开，增加空气流量来防止浪涌现象的发生，使得设备功率消耗以及需要的真空度平稳。
单级透平式真空泵原评润滑油系统润滑油系统山油筘、主辅油泵、油冷却器、油过滤器、溢流阀、电加热器和单向阀组成，与润滑油菅道集装在公用底座上。
润滑油主油泵为机械油泵，安装在齿轮箱的输入轴上。
辅助油泵为电动油泵，位于主电机K方，在主机启停和主油泵欠Ik时运行。
主辅油泵以l力联锁，为主机安全运行提供保障。
油冷却器选用列管式水冷，通过调节冷却水量保证轴承进油温度。
3控制系统透平式真空泵转速较高，M于较精密的旋转机械。
为了确保机组安全可靠运行，配备了完善的检测控制系统，包括：气液分离器液位检测、报警、联锁主机；各抽吸点真空度检测、报警、联动防喘旁通阀；各轴承温度点检测、报警；速转子振动检测、报警；润滑油温度、油压检测、报警、联锁主机；主机电流显示报警、联锁主机；叫实现与DCS通讯和交互操作。
对主要的参数还设置了实时肼线和历史曲线、报警记录，以供事后查询及故障诊断。
纸机真空系统现状及磁悬浮透平真空泵的应用
摘要：介绍了造纸生产线真空系统设备的应用现状，分析了磁悬浮透平真空泵这一新设备的磁悬浮轴承技术、工作原理和控制原理。
并通过公司一条生产线的改造实例，从生产相关统计数据分析了磁悬浮透平真空泵的节能情况，总结了纸机真空系统使用磁悬浮透平真空泵的意义。
关键词：真空系统；真空设备；透平真空泵；磁悬浮Abstract: The paper introduces the application st at us of vacuu m system equipment i n paper production line, and analyzes the magnetic bearing technology, working principle and control principle of the magnetic levitation turbine vacuum pump. Through an example of a production line, the paper analyzes the energy-saving situation of the magnetic levitation turbine vacuum pump, and summarizes the significance of using the magnetic levitation turbine vacuum pump in the paper machine.Key words: vacuum system; vacuum equipment; turbine vacuum pump; magnetic levitation纸机真空系统现状及磁悬浮透平真空泵的应用⊙ 戴乐玉（民丰特种纸股份有限公司，浙江嘉兴 314000）The Present Situation of Paper Machine Vacuum System and the Application of Magnetic Levitation Turbine Vacuum Pump⊙ Dai Leyu (Minfeng Special Paper Company Limited, Jiaxing, Zhejiang 314000, China)戴乐玉 先生工程师，海盐分公司副总经理，设备能源部经理；研究方向：自动化控制、设备管理。
造纸机真空箱用途
造纸机真空箱用途造纸机真空箱是造纸机中的一个关键部件，其主要作用是通过负压吸附作用，帮助纸浆在造纸过程中更好地排水和成型。
在造纸过程中，纸浆经过多道工序，其中最关键的一步是在造纸机上通过真空箱将纸浆中的水分排除，使纸浆获得所需的湿度和密度，最终形成纸张。
下面将详细介绍造纸机真空箱的用途和工作原理。
一、造纸机真空箱的用途1. 排水作用：在纸张形成的过程中，纸浆中含有大量的水分，需要通过排水来减少水分的含量，使纸张具备一定的强度和密度。
真空箱通过负压吸附作用，将纸浆中的水分迅速排除，使纸张的含水率得以控制，提高纸张的质量。
2. 成型作用：纸张的成型是在造纸机上完成的，而真空箱则是成型过程中至关重要的一环。
真空箱通过吸附作用，帮助纸浆在网纹上均匀排布，使纸浆纤维在形成纸张的过程中更好地定位，从而保证纸张的平整度和光滑度。
3. 节约能源：真空箱在造纸过程中的应用可以有效节约能源。
通过负压吸附作用，真空箱可以快速将纸浆中的水分排除，使纸张的含水率得以控制，从而减少后续烘干过程中的能源消耗。
二、造纸机真空箱的工作原理1. 负压吸附：真空箱通过真空泵产生负压，使纸浆在网纹上形成一层薄膜，并通过吸附作用将纸浆中的水分排除。
真空箱内部有多个小孔，通过这些小孔和网纹之间的间隙，将纸浆吸附在网纹上，并利用真空泵产生的负压将纸浆中的水分抽出。
2. 控制系统：真空箱还配备了一个精确的控制系统，用于调节真空箱的工作状态。
通过控制系统，可以实时监测纸浆的含水率，根据需要调整真空泵的工作强度和排气量，从而保证纸张的成型效果和质量。
三、使用注意事项1. 定期维护：为了保证真空箱的正常工作，需要定期进行维护和保养。
清洁真空箱内部的小孔和排水管道，检查真空泵的运行情况，及时更换损坏的零件，确保真空箱的稳定工作。
2. 合理调整：根据纸张的品种和质量要求，合理调整真空箱的工作参数。
包括调整真空泵的工作强度、排气量和吸附时间等，以确保纸张的成型效果和质量。
磁悬浮透平装备助力造纸工业节能减排 省电、省水、省油、省力、省心
Dec., 2019 Vol.40, No.23
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专 题 Special
造纸工业是国家轻工行业支柱产业，同时也是轻工 业内高 能 耗 产业。目前受 原材 料 供应 的 影 响，造 纸 行业 面 临 着很 大 困 难，盈利 不足。国内企 业 都 通 过 降 低 产品 成 本 来 维 护 利 润，其 中包 括 工 艺 升 级、设 备更 新、节 能 改造等方式。磁悬浮透平装备具有省电、省水、省油、省 力、省心的特 性，可以广泛 应用在造纸工艺真空系统 和 污 水 曝气系统中，起 到巨 大 的 节 能 效 果，降 低 造 纸 成本，提高企业受益。
1 磁悬浮透平装备 磁悬浮透平装备是指
采用磁悬浮轴承支撑高速 永磁电机直驱旋转装备。本 装 备 是高 科 技 的产品，融合 磁悬浮轴承及控制技术、高 速永磁电机、高速变频驱动 技术、三元流气动学技术。 亿昇（天津）科 技有限公司 作为全 球 唯一 一家全 部 掌 握 这 四大 核心 技 术 厂家，制 造出磁悬浮鼓风机和磁悬 浮透平真空泵，已经广泛应 用在 造 纸 工业污 水处 理 曝 气系统 和 真空 系统中，发 挥 着 节 能 降 耗 、提 质 增 效 的 效果。 1.1 磁悬浮轴承及控制技 术
采 用公司自主 设 计高 速电 动 机 直 接 驱 动三 元 流 叶
护套技术加装永磁体在主轴上，提高了功率密度，减小 轮，省却传动损失；采用主动控制的磁悬浮轴承支撑，
电机体积，并提高了电机效率，效率超过97%，较传统 完全消除摩擦损失；匹配设计的三元流叶轮，提高气动
性能比较
表2 真空泵性能比较
透平真空系统在纸机上的应用
叶轮 时流体 冲击 叶轮 ， 推 动 叶轮 转 动 ， 从 而 驱 动 透
平 轴旋转 ， 输 出机械 功 。 我公 司有 ４条生产线已经成功引进并投入使用
触 摸屏 在生 产现 场 ， 对 透 平 真 空 泵操 作 简单 方 便 ，
监 视直 观 。
图 １ 触 摸 屏 操 作 界 面
以我公 司 Ｐ Ｍ１ ５ 机 为例 ， 两 台真 卒透 平机控 制 系统 使用 ～ 台西 门子 ３ ０ ０ Ｐ Ｉ Ｃ作 为 控 制 器 和 西 门 子 触摸 屏作 为操 作界 面 、 两 台施 耐 德 ＡＴ Ｖ６ １变频 器 来控 制 电机 ， 通过 Ｐ ｒ ｏ ｆ ｉ ｂ ｕ ｓ网络进 行通 信 ， 操 作
透 平 真 空 系 统 在 纸 机 上 的 应 用
・
设 备 使用 ・
透 平 真 空 系统 在 纸 机 上 的 应 用
高 仲 龙
（ ！ Ｈ ： 丹 江 恒 丰纸 业 股 份 有 限 公 司 ． 黑龙汀 牡丹江 １ ５ ７ ０ １ ３ ）
［ 摘 要 ］ 介 绍 了真 空透 平 系统操作 界 面和 参数 画 面， 以及 造成 连锁停 机 的主要 原 因， 通 过在 纸机 上
电流 值超过 额定 电流时 会产 生过 流报 警 ， 操 作 员可
以在 不影 响真 空度 的情 况下适 当地降 低频 率给 定 ， 过 流造 成 的连 锁停 机 延 时 时 间 为 ９ ５秒 ， 所 以在 报 警 时 间超 过 ９ ５秒会 造成 停机 。
３ 节能效 果
该 项 目改 造 利 用 ２台 装 机 功 率 为 ， １ ２ ０ ｋ Ｗ 的 透
收 稿 日期 ： ２ ０ ｌ ７ 一（ ） ４ ０ ８ ３３ —
一
透平真空系统节能应用技术
透平真空系统节能应用技术
一、所属行业：造纸
二、技术名称：透平真空系统节能应用技术
三、适用范围: 大中型造纸企业的高速纸机真空系统。
四、技术内容：
1.技术原理
(1)透平真空系统为涡轮风机，直接抽气形成真空，具有能耗低、效率高的优点。
透平真空泵最多可设四个吸口，单机抽量大，抽气量大时，真空度稳定性高。
与能力相同的水环式真空泵相比，透平真空系统还具有不需消耗清水的特点。
(2)水环真空系统排气温度约45℃，基本没有回收利用价值，余气只能全部直接排放。
而透平真空系统由于风机高效，排气温度高达142℃，可回收利用。
通过交换，先利用气气热交器对纸机空气系统进行加热，再利用气水热交换器对纸机白水进行加热，代替应用水环泵真空系统时的直接蒸汽加热。
2.关键技术
透平真空机组
3.工艺流程
真空吸水箱——气水分离器——透平风机——气气热交换器——气水热交换器
五、主要技术指标：
真空系统装机容量占纸机总装机容量从原来的14-16％下降到
10％左右。
六、技术应用现状：造纸行业才开始推广使用。
七、典型用户：XX造纸股份有限公司PM9生产线。
八、推广前景和节能潜力：
目前造纸行业普遍使用水环真空系统，能耗高、效率低，因此推广前景广阔，节能潜力巨大。
磁悬浮透平装备助力造纸工业节能减排
磁悬浮透平装备助力造纸工业节能减排省电、省水、省油、省力、省心造纸工业是国家轻工行业支柱产业，同时也是轻工业内高能耗产业。
目前受原材料供应的影响，造纸行业面临着很大困难，盈利不足。
国内各家都各显其能通过降低产品成本来维护利润，其中包括工艺升级、设备更新、节能改造等方式。
磁悬浮透平装备具有省电、省水、省油、省力、省心的特性，可以广泛应用在造纸工艺真空系统和污水曝气系统中，起到巨大的节能效果，降低造纸成本，提高企业受益。
磁悬浮透平装备是指采用磁悬浮轴承支撑高速永磁电机直驱旋转装备。
本装备是高科技的产品，融合磁悬浮轴承及控制技术、高速永磁电机、高速变频驱动技术、三元流气动学技术。
亿昇（天津）科技有限公司作为全球唯一一家全部掌握这四大核心技术厂家，制造出磁悬浮鼓风机和磁悬浮透平真空泵已经广泛应用在造纸工业污水处理曝气系统和真空系统中，发挥着节能降耗、提质增效的效果。
磁悬浮轴承及控制技术：磁悬浮轴承采用电磁力取代机械轴承的滚珠等接触支撑旋转轴，可以完全做到无机械接触、无摩擦、长寿命、实现超高转速的特点。
磁悬浮轴承结构包括磁悬浮轴承本体、位移传感器、控制系统，原理是通过位移传感器检测轴心位移偏差，根据偏差信号经过控制系统计算给磁轴承本体电流产生电磁力进行调整，尽可能让电机主轴在中心轴上旋转。
由于控制频次和精度高，能保证主轴径向跳动控制在微米级别，因此振动小、噪音低、寿命长，是目前全球最高端支撑轴承。
高速永磁电动机因为采用五自由度的电磁轴承，可以直接输出高转速，直接驱动三元流叶轮实现空气分子动能势能转换，达到一定鼓风压力或真空度。
高速永磁电机主轴采用护套技术加装永磁体在主轴上，提高了功率密度，减小电机体积，并提高了电机效率，效率超过97%，较传统电机提高3-5百分点。
目前飞旋亿昇科技高速永磁电动机转速最高可达75000rpm，最大功率做到1MW。
高速变频器是高速永磁电动机驱动器，依靠高速变频器改变输电频率提高转速。
造纸厂纸机真空系统节能讨论-兼谈亿升磁悬浮透平真空泵
造纸厂纸机真空系统节能讨论-兼谈亿昇磁悬浮透平真空泵摘要：通过与造纸行业现有的罗茨/水环泵和单/多级透平机真空系统比较，分析了亿昇磁悬浮透平机真空系统的技术优势，总结出亿昇磁悬浮透平机具有节能高效、不用循环密封水、安装简单、运维成本低、噪音低等特点。
关键词：纸机真空系统；磁悬浮透平机；水环泵、单/多级透平机引言：造纸是我国的传统工业，也是能源消耗的重点行业，造纸过程中需要耗费大量的水和电。
据统计造纸行业的总耗能占工业总耗能的2%。
近年来，我国加大对造纸行业的节能减排整治力度。
关停造纸企业近2000家，淘汰落后产能1000余万吨，吨纸平均综合能耗下降了20%左右，取得了丰硕的成果。
但目前造纸企业的能耗水平与国外先进造纸企业相比仍存在较大差距。
纸机的真空系统是纸机系统中的重要耗能部位，而真空泵作为真空系统中最主要的动力设备，其消耗的电能约占纸机总耗能的25%~40%。
其性能的好坏直接影响到纸机的工作效率。
随着造纸行业竞争日益白热化，众多厂家纷纷在保证产品质量前提下，降低成本，节能、降耗，以谋求在市场中占得一席之地。
1.真空系统发展历程按结构原理及工作特点划分，纸机真空系统技术大致经历了三代：磁悬浮透平真空泵与传统真空泵对比表3.磁悬浮透平真空泵的原理磁悬浮透平真空泵是将磁悬浮轴承技术、高速电机技术、变频控制技术、三元流叶轮技术融入传统透平真空泵中而形成的一种高效、节能、环保的新型透平真空泵。
磁悬浮轴承技术，通过内置的径向传感器和轴向传感器检测转轴的位移信号，将得到的信号送入磁悬浮轴承控制器进行调理、运算和放大得到控制电流，再将该控制电流输入径向磁轴承和轴向磁轴承，通过电流产生磁场，又由磁场产生吸力，从而实现转子的悬浮。
运行过程中同时实现对电机转子实时状态检测、调整和故障诊断，有效调整转子的不平衡，保证转子高速稳定旋转。
高速永磁同步电机技术，通过变频电源产生频率可控的交变电流，将此交变电流输入电机定子产生交变的磁场，带动电机转子高速旋转。
磁悬浮透平真空泵在造纸厂纸机真空系统的应用
磁悬浮透平真空泵在造纸厂纸机真空系统的应用摘要：真空泵作为造纸厂中纸机真空系统中的关键设备，本文通过比较水环真空泵、透平真空泵和磁悬浮透平真空泵的工作原理、运行特点，结合工程案例，介绍了磁悬浮透平真空泵在造纸厂中的应用前景。
关键词：磁悬浮透平真空泵造纸应用前景引言：造纸是我国的传统工业，也是能耗和污染排放的重点监控行业。
造纸生产过程的本质是对纸张进行大量脱水的操作过程，主要分为网部、压榨部、干燥部三个操作单元，纸页中98~99%的水分经过网部和压榨部的机械作用被脱除掉，其余通过干燥部脱除到纸页所需的含水量。
为网部和压榨部脱水提供真空负压环境的真空泵系统，其电耗约占纸机总能耗（电耗、蒸汽消耗）的12%~20%左右，占总生产成本的3%~6%，因此，纸机真空泵系统的节能改造对降低单位产品的能耗具有重要意义。
1.造纸厂常用真空泵的工作原理分析1.1 水环真空泵在过去很长时间内，水环泵都是纸机配备真空系统的主要选择。
现在世界上仍有90%以上的纸机使用水环泵。
水环泵是一种正排气式泵。
它通过在一个圆筒形壳体内不停地回转偏心叶轮的方式压缩空气。
液体（通常为水）被灌入泵内，经离心加速，在壳体内侧形成一个移动的圆柱环。
此液环在叶轮与叶片之间构成一系列密封空间，形成压缩腔。
介于叶轮旋转轴和壳体几何轴之间的偏心距，使得压缩腔体积循环变化。
气体，常常为空气，通过壳体末端的一个入口被抽进泵中。
这些气体被液环与叶片间形成的压缩腔捕获。
由于叶轮旋转，压缩腔体积减小，气体被压缩，并最终从壳体另一端的出口排出。
气体不停地从入口抽入，经出口排出，这就构成了对连接入口那端的空间/介质进行抽真空的过程。
1.2单/多级透平真空泵透平机（turbine）就是涡轮机的音译，具有叶片的动力式流体机械。
透平机的最大特点就是装有叶片的转子做高速旋转运动，叶片与空气之间产生互相作用，达到抽取空气形成真空的目的。
1.3磁悬浮透平真空泵磁悬浮透平真空泵是将磁悬浮轴承技术、高速电机技术、变频控制技术融入传统透平真空泵中形成的一种高效、节能、环保的新型透平真空泵。
TBJ型透平真空泵在纸机真空系统的应用
纸 机 真空 系统 应 用较 广 的 传统 真空 泵有液 环式 真 空 泵、 罗茨真空 泵、 复式真空 泵等。 环式真空 泵效率 往 液 偏低 ， 由于叶轮 圆周速 度不高 ， 且 致使其结 构尺寸庞大、 能耗 高， 另外须使用 工作液 ， 易腐蚀 或 积垢 ， 消耗大量 并 的水 ； 罗茨真空 泵受结构 限制 ， 抽气量较 小 ； 往复式 真空 泵结 构及加 工工艺较 复杂、 修量大 、 维 效率 较低 。 由此可 见， 目前 国内普 遍 应 用的真空 泵产 品大 多以 容积 式真空 泵为主 ， 通存 在效 率 较 低的情 况 ， 普 并且受 到 转速 难 以
达到 很高的 限制 ， 别在一些 需 要大抽 气量粗 真空获得 特
场 合， 所需 真空泵 往往体 积大 、 能耗 高、 声大 ， 难适 噪 更 应真空系统真空 抽吸点较 多的 造纸生 产线的要求 。
李 月仙 ， 工程 师 ， 司技 术部 经理 ： 公 多次 承 担 或 参 与浙 江 省科 技 计 划项 目及
转子 经动 力学 稳 定性分 析计算 ， 采用 了动压滑 动轴 承 ， 确保 转子 高速运 行 的平稳性 。 各独 立泵头 分 别对 多个位 置的 真空点 抽吸 真空 ， 泵 头尺寸 相 同或 不 同， 以满 足 多种 真空 度抽 取 的需 要 。各 独立 泵头 的出 Ｆ根 据工艺 相互 连通 或 单独 排 放 ， 出 口 １ 从 排 出的 高温气体 绝 大部 分可通 过 热 交换 回收 ， 并可用于 纸 机干 燥 部 密 闭 气罩 新 鲜 风 的 补 充 、 产 用水 的 加 热 生
摘 要： 述了 简 国产Ｔ Ｊ Ｂ型透平真空泵的性能、 结构及特 点 介绍 ， 了 不同真空泵的选用和工艺管线布置， 及真空系 统的节能情况。
透平机在造纸真空系统中的运用思考
透平机在造纸真空系统中的运用思考摘要：透平机指的是把流体工质内包含的能量转变成机器功的一项机器，被称之为涡轮机。
该项机器设备工作条件与所用工质有着诸多的差别存在，结构形式呈现出了多样化特征，不过操作原理相同。
转子是透平机的一项基本部件，通常被装设到透平轴内，有着均匀排列的叶片，流体所具能量在流动内发挥出转换效果，流经叶轮以后对叶轮产生一定的冲击力，促使叶轮良好运行，加快透平机旋转进程。
在本篇文章中，主要论述了透平机在造纸真空系统内的具体应用情况，进而实现节能目标。
关键词：透平机；造纸真空系统；应用思考透平机是一种特殊的离心抽风机，包含了多级闭式离心机和单机开式离心机。
主要是根据装设在外壳和扩散系统中的多级叶轮形成真空。
在叶轮断旋转的过程中，空气进入了叶轮内的孔眼，逐渐朝着外部移动，然后加快速度，第二级别叶轮又加速第一轮来的空气，紧接着第三极和第四级，最终形成了真空空气在各项不同级吸入，产生不同真空度，进而满足造纸真空系统的运行需求。
不管是多级闭机还是单机开式机，当成真空泵应用期间都有着水平稳定和抽吸量大的特征，不过在真空高、可以供抽吸的空气量非常少时，经常发生浪涌现象，被加速以后的热空气回流到吸气口，进气管逐渐发热，对真空度的稳定性产生了不良的影响。
所以必须将防浪涌阀安装到透平机入口。
该项设备结合透屏机的功率自动开启，通过增加气流量的方式，避免产生不良的浪涌现象，减少设备功率消耗，确保真空度的稳定性。
1、透平机概念透平机称之为涡轮风机。
通常情况下，主要是以离心风机为主，透平机是利用输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。
离心机在工厂、排尘和冷却等环节中得到了普遍应用。
比如锅炉和工业炉窑的通风和引风、空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风、谷物的烘干和选送、风洞风游和气垫船的充气和推进等，特别是在造纸行业中应用极为广泛。
可调节导叶角度的悬臂式高速离心风机主要包含了蜗壳、叶轮和由电机带动旋转的传动轴，将叶轮安装在蜗壳内，叶轮与传动轴连接并由传动轴带动旋转，蜗壳上安装有可调节角度的预旋器，预旋器涉及到了驱动装置、旋转座、内圈和可旋转的外圈，驱动装置连接有安装在外圈上的第一杆件，外圈上安装有与旋转座连接的第二杆件，内圈与外圈均与叶轮同轴，内圈与外圈全部安装在叶轮前方的进风口处，旋转座上连接有导叶并带动导叶旋转，旋转座和导叶均安装在内圈上。
真空泵在造纸行业应用
真空泵在造纸行业具体应用如下：1 ：黑液蒸发在纸浆厂中的黑液蒸发器，用来浓缩在纸浆清洗工艺中产生的黑液，以便于这些液体可以在回收炉收回化学药剂，在纸浆生产中重新利用。
2 ：粗浆洗浆机在漂白或其它原料准备工作之前，粗浆洗浆机从造纸原料中去除纸浆化学物质（“黑液”）。
粗浆洗浆机为典型的水平转鼓过滤机。
鼓形内腔可以产生真空。
当转鼓在原料浆中旋转时，真空可以使原料黏着在转鼓外表面，并帮助从原料中去除（清洗）黑液。
3 石灰泥浆和过滤器在纸浆厂中的石灰泥浆过滤机，用来回收白水澄清过程中的石灰。
和粗浆洗浆机类似，石灰泥浆过滤器为典型的水平转鼓过滤机。
转鼓内侧可以产生真空。
当转鼓在石灰泥浆中旋转时，转鼓外表面形成一个石灰饼。
然后将其刮去，并在对白水工艺的时候重新利用。
4 沉淀物过滤器在纸浆厂中沉淀物过滤机，用来过滤“绿液”中的不燃烧悬浮颗粒、为充分燃烧的碳颗粒、含铁化合物和难溶性炉体碎片岢化之前进行去除。
沉淀物过滤器为典型的水平转鼓过滤机。
转鼓内侧可以产生真空，用来提取来自于绿液的颗粒。
5 真空脱水机脱水机用来在原料准备阶段进行脱水，以提高原料浓度。
脱水机为典型的水平转鼓过滤机，用来从纸浆中按比例脱水，以增加原料浓度。
6 原料和白水除气系统原料和白水除气系统在原料准备阶段使用，用来在原料进入调浆箱之前去除原料携带空气或来自于稀释水的空气。
原料和白水除气系统是非常重要的，因为从造纸原料中去除空气，而这些空气可以导致纸张上出现针孔，而且极大的影响印刷质量、机械特性和总体质量。
这个除气系统为典型的两级真空系统：一级真空泵进口处原料沸点（27-28 in. HgV），二级真空泵进口压力压缩比4：1。
在除气容器和一级真空泵之间很典型的采用预冷凝器，并且两级真空泵之间要求安装一个小型的级间分离器。
真空泵都采用标准材料。
7 调浆箱压缩机/真空泵调浆箱压缩机/真空泵应用于“加气垫”的调浆箱内，用来在调浆箱原料水平（或“原料池”）以上产生一个压力/真空，最大限度的控制原料排放速度（“喷射” 速度）。
试析磁悬浮透平机助力造纸工业节能减排
试析磁悬浮透平机助力造纸工业节能减排[摘要]伴随国内外各项技术的持续进步发展，磁悬浮透平机被逐渐研发并且推广应用开来，它在造纸工业领域的有效运用，充分解决了该领域的高能耗相关问题。
磁悬浮透平机凭借着自身低能耗、高性能等各项优势为造纸工业实现节能减排生产提供了极大的助力，对整个造业工业的持续发展有着良好的促进作用。
鉴于此，本文主要采用文献资料检索方法，先检索国内外与造纸工业、磁悬浮透平机等相关的研究报告和学术论文等，对相关研究成果进行系统化梳理及总结分析，并围绕着磁悬浮透平机为造纸工业实现节能减排开展深入研究及探讨，仅供参考。
[关键词]造纸工业；磁悬浮透平机；节能减排；助力；前言：造纸工业，属于我国轻工行业当中重要的一类支柱产业，更属于轻工业当中高能耗类型产业，据统计，造纸行业占工业总能耗的2%。
近年来，我国加大对造纸行业节能减排的支持力度，综合治理、淘汰落后产能，就目前造纸行业因受原材料市场供应所影响，整个造纸行业面临发展瓶颈，盈利严重不足。
国内部分企业通过压缩产品成本，并且借助更新设备、工艺升级优化、节能改造等多种方式来维护自身利润。
而磁悬浮透平机的研发投放使用后，为我国造纸工业的节能减排提供了较大的帮助。
因而，针对造纸工业当中磁悬浮透平机各项核心技术及设备的有效应用情况开展综合分析，这对造纸工业实现生产运行的整个过程中达到节能减排这一目的而言，有着一定的现实意义和价值。
1、关于磁悬浮透平机的概述所谓磁悬浮透平机，即为以磁悬浮轴承为支撑下的高速永磁电机直驱旋转设备，属于高新科技产品，其内部集成了磁悬浮的轴承和控制技术、三元流气动技术、高速变频驱动技术、高速永磁电机技术等。
磁悬浮鼓风机（透平风机）、磁悬浮透平真空泵，均属于磁悬浮透平机的一种，现已被广泛运用至造纸工业当中，且用于污水处理的曝气系统及真空系统内部，起着降耗节能及提质增效等优良作用[1]。
2、磁悬浮透平机为造纸工业实现节能减排提供助力2.1核心技术2.1.1在高速永磁电机层面由于实行五自由度电磁轴承，能够直接实现高转速输出，直接驱动着三元流叶轮，促使空气中的分子动能实现势能转换，也是将动能转换成气体压力势能,形成负压真空,经过蜗壳后转换成高温气体排出，促使其能够达到特定的真空度或是鼓风压力。
透平真空设备在造纸行业应用
造纸真空系统中两种常见的真空发生设备-水环真空泵和透平风机的综合比较水环真空泵和透平风机是现代造纸真空系统中最常见的两种真空发生设备，通过比较两者的发展历史、工作原理、结构特征和在造纸真空系统的应用特点，总结两者的优点和缺点，希望能给造纸行业的相关技术人员选用真空发生设备时提供参考。
1、前言水环真空泵是造纸真空系统最普遍使用的设备，为造纸行业技术人员所熟知。
而透平风机在中国的造纸行业应用引入比较晚，从2007 年才开始正式有投入使用，造纸行业的相关技术人员了解甚少，常被视为是新技术”。
事实上这两种真空发生设备发明的时间非常接近，在造纸行业中使用都有较长的历史。
两者各有优劣，不能相互取代，故一直在造纸行业共存，在现有的技术条件下，水环真空泵更具优势，仍占据市场主导地位。
2、发展历史的比较水环真空泵分别于1903 年由美国人Houis Nash 和1905 年由西门子公司在相互不了解的情况下发明出来。
现时在中国造纸行业中常见的水环真空泵有几种，其中2BE1系列和2BE3系列平板泵分别于上世纪70年代末和80年代由西门子公司设计制造，CBF系列平板泵由广东省佛山水泵厂有限公司于1999 年设计制造;CL系列和904 系列锥体泵分别于1962 年和1984 年由纳氏公司研制。
水环真空泵在造纸真空系统有超过80年的应用历史，世界上90%的造纸厂均采用水环真空泵组建真空系统。
现时国内外都有大量生产用于造纸真空系统水环真空泵的厂家。
透平风机同样出现在20世纪初，最初作为压缩机使用。
1900年由法国拉托厂首先制造出第一台透平压缩机。
瑞士的苏尔寿公司从1903 年开始研制透平压缩机，是最早生产透平真空风机的厂家之一，2001 年苏尔寿公司并入德国曼集国，组建成现在的曼透平公司。
曼透平公司是现时在中国能提供造纸真空泵系统用透平真空风机的主流厂家，该公司生产的透平风机在造纸真空系统有超过60年的应用历史，主要有RC、RCL和RT三个系列的透平真空风机。
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透平真空设备在造纸行业
应用
Prepared on 22 November 2020
造纸真空系统中两种常见的真空发生设备-水环真空泵和透平风机的综合比较
和风机是现代造纸中最常见的两种真空发生设备，通过比较两者的发展历史、工作原理、结构特征和在造纸真空系统的应用特点，总结两者的优点和缺点，希望能给造纸行业的相关技术人员选用真空发生设备时提供参考。
1、前言
水环是造纸真空系统最普遍使用的设备，为造纸行业技术人员所熟知。
而透平风机在中国的造纸行业应用引入比较晚，从2007 年才开始正式有投入使用，造纸行业的相关技术人员了解甚少，常被视为是“新技术”。
事实上这两种真空发生设备发明的时间非常接近，在造纸行业中使用都有较长的历史。
两者各有优劣，不能相互取代，故一直在造纸行业共存，在现有的技术条件下，水环真空泵更具优势，仍占据市场主导地位。
2、发展历史的比较
水环真空泵分别于1903 年由人Houis Nash和1905 年由在相互不了解的情况下发明出来。
现时在中国造纸行业中常见的水环真空泵有几种，其中2BE1 系列和2BE3 系列平板泵分别于上世纪70 年代末和80 年代由西门子公司设计制造，CBF 系列平板泵由于1999 年设计制造;CL 系列和904 系列锥体泵分别于1962 年和1984 年由纳氏公司研制。
水环真空泵在造纸真空系统有超过80 年的应用历史，世界上90%的造纸厂均采用水环真空泵组建真空系统。
现时国内外都有大量生产用于造纸真空系统水环真空泵的厂家。
透平风机同样出现在20 世纪初，最初作为使用。
1900 年由拉托厂首先制造出第一台。
的苏尔寿公司从1903 年开始研制透平压缩机，是最早生产透平真空风机的厂家之一，2001 年苏尔寿公司并入曼集国，组建成现在的曼透平公司。
曼透平公司是现时在中国能提供造纸真空泵系统用透平真空风机的主流厂家，该公司生产的透平风机在造纸真空系统有超过60 年的应用历史，主要有RC、RCL 和RT 三个系列的透平真空风机。
根据国外的造纸工艺教材介绍，美国公司原来也生产用于造纸真空系统的透平风机，但现在该公司已经不涉足该类应用。
我国现有鼓风机厂、鼓风机厂和鼓风机厂等多家生产透平风机的厂家，均不涉足造纸行业。
可见水环真空泵和透平风机起源于同一时期，在造纸真空系统中的应用都有较长的历史，但水环真空泵在该领域得到蓬勃的发展，而透平风机在该领域发展滞缓。
3、工作原理的比较
水环真空泵的工作原理是：叶轮与泵体呈偏心配置，当叶轮旋转时，水在离心力的作用下沿泵体内壁形成近乎等厚的旋转水环，水环内表面与叶轮轮毂外表面构成月牙形的工作腔，并被叶轮叶片分割成大小不等的空腔。
前半转空腔的容积逐渐扩大，气体从外界吸入;后半转空腔的容积逐渐缩小，气体被压缩后排出外界。
从而完成吸气、压缩、排气三个工作阶段。
通常在纸厂中使用的是单级水环真空泵，它可以提供全范围的真空容量。
透平风机的工作原理是利用叶片和气体的相互作用，叶轮高速转动，提高和动能，并利用相继的通流元件使气流减速，将动能转变为压力的提高。
通常使用多级组合压缩获得最终需要的压力。
作为使用时，排出的最终压力为大气压，吸入压力则为负压。
通常在纸厂中使用较多的是多级离心式透平风机，压力逐级升高，各级均有吸入口，每个吸入口有不同的。
若使用单级的透平风机，则只能在单个较小的真空范围内工作。
由于工作原理上不相同，要求有不相同的转速，水环真空泵要求的工作转速较低，一般的叶轮线速度为14~24m/s ，透平风机要求的工作转速较高，一般叶轮线速度为300~500m/s，是水环真空泵的二十倍以上。
由于气体在水环真空泵内的流速较低，并且会被水环泵内的水冷却，因此吸入与排出的气体温度近乎不变。
而气体在透平风机内的流速很高，由于摩擦和压缩均产生热量会让气体温度急剧升高，往往需要在中间级增加冷却装置。
透平风机为干式真空发生设备，相比需要带动水环工作的水环真空泵，效率会更高一些，但是这样的干式对于水比较敏感，较多水进入到透平风机内可能会直接导致其损坏。
此外，当吸入流量小于透平风机的设计值时，气流可能脱离风机的叶片，出现旋转失速的现象。
随着失速的产生和发展，可能出现另一种不稳定工况现象，风机的气体流量和排气压力周期性地低频率、大振幅波动，引起机器的强烈振动，这种现象称为透平风机的喘振。
4、结构特征的比较
水环真空泵一般为单级叶片，如图1 所示，结构简单，叶轮与泵体之间通过工作水密封，没有刚性机械接触，可抽吸含水份或粉尘的气体。
由于工作转速较低，工作负荷不大，只需使用最简单的滚子轴承结构。
图1 单级平板水环真空泵剖面图
1- 叶轮2- 主轴3- 泵体
图2 多级透平风机剖面图
1- 机壳2- 叶轮3- 隔板4- 主轴
透平风机常采用多级叶轮的结构，如图2 所示，结构比较复杂，叶轮的前后需带隔板，叶轮与隔板之间需加装特殊的密封装置。
为了防止失速和喘振，还需设有回流的导叶和防喘装置。
由于高速运转，对轴承的要求较高，一般采用油膜滑动轴承，有时会采用磁悬浮或气体轴承。
相比水环真空泵，透平风机虽然显得比较高级，但结构复杂，各零件的强度和加工精度都要求较高，生产成本大，可产生故障点多，使用和
维护都比较困难。
此外，在运行过程中，由于透平机内温度较高，各零件容易变形造成设备卡死或振动加大的现象。
5、造纸真空系统的应用特点比较
现代的纸机都是利用真空帮助纸页脱水的，因此真空系统是一台纸机的重要组成部分。
一台纸机上有多个真空度要求不相同的真空元件需要连接到真空系统。
如果选用水环真空泵组建真空系统，往往把一些真空度相近点合并后，根据不同的真空度选用多台水环真空泵来组建真空系统。
如果选用透平风机组建真空系统，则只需一台或两三台透平风机，则可以组建较大型纸机的真空系统。
两者相比，用透平风机的集成度较高，比较节省安装空间;而使用水环真空泵的独立性较好，不同的真空泵之间不会产生相互干扰或连锁反应。
若选用透平风机，当局部真空元件实际运行的通气流量偏小时，透平风机可能出现失速或喘振的现象，而当局部真空元件实际运行的通气流量偏大时，多级透平风机又会因为各级之间相联，会出现整机真空度偏低的现象，严重时还会造成透平风机性能急剧下降，出现“阻塞”工况。
因此，透平风机在真空系统工作的稳定性较差，往往会造成产纸质量的下降或断纸等不良现象。
此外，集成度高会造成单台透平风机的功率过大，给工厂电网和起动设备带来不小困难。
若使用水环真空泵，即使某些纸机真空元件实际运行参数出现偏小或偏大的情
况，只会成相应水环真空泵真空度出现相应偏移的现象，不会造成整体较大的负面影响。
若个别真空泵出现问题，需要维修或更换也比较容易操作。
由于气体挟带的水份或其他异物进入高速运动的透平风机可能会对其造成致命的损害，因此透平风机吸入口前必须有大型的水泥或全不锈钢结构气水分离室，把气流速度控制在3m/s 以内，为防止水泥脱落，以用全不锈钢结构的气水分离室为佳，这种分离室的制造成本较大。
此外，高速运转透平风机噪音较大，还需要建造消音的机房隔音。
故透平风机投入使用需要的辅助设备成本较大。
如果使用水环真空泵，也需要在水环真空泵前安装小型的前置气水分离器，其作用是防止纤维含量较多的水串入水环真空泵的循环水系统中影响水质，同时防止过多的水流入水环真空泵造成轴功率过大的现象，要求并不严格，制造成本较低。
透平风机的优点是机械效率较高，可节约设备能耗。
可以看一下实例，比如广州纸业2007 年投产40万吨新闻纸项目，真空系统要求总气量约为6800m/min，采用了三台透平风机，总装机功率为6550kW。
如果选用最新的CBF 系列水环真空泵，需要13 台真空泵，总装机功率为7005kW，总装机功率相差7%左右。
如果是加大真空泵的气量余量或者是选一些性能相对差一点的真空泵，总装机功率相差会在10%~25%左右，有一定的节能效果。
此外，透平风机的排气温度较高，一般为120~180℃，热量可回收用于纸机白水和空气系统的加热。
而且透平风机不需要使用水作为工作液，可以节约用水。
值得注意的是两者能耗差并非两者的设计机械效率差，那是因为造纸真空系统抽吸的是湿空气，如果选用水环真空泵，由于温度较高的湿空气进入到水环真空泵内会被泵内的水冷凝而体积减小，水环真空泵的性能相当于得到提高;如果选用透平风机，温度较高的湿空气进入到透平风机温度会进一步升高，气体膨胀而会对透平风机的性能造成负面影响。
透平风机获得热回收的同时，也造成了其内部的高温工作环境，会增加透平风机零件变形而产生故障的风险。
水环真空泵虽然要以水为工作液，但一般都是循环使用的，水的实际损耗量不会很大。
此外由于透平风机工作的不稳定，容易造成产品质量不稳定而需重复生产，造成其他能源的浪费。
6、总结
尽管透平风机在设备能耗、热回收和节约水方面相比水环真空泵更具优势，但结构复杂、故障率高、投产成本大，在使用维护的可操作性、工作的可靠性和组建真空系统的稳定性方面远不及水环真空泵。
如果使用透平风机，出现产纸质量下降或者损纸较多的现象，顾此失彼，事实上是更大的能源浪费。
因此，在现有的技术条件下，水环真空泵的综合使用性能更胜一筹，故在造纸行业中占据主导地位。